Отработанное ядерное топливо (ОЯТ) — одна из неприятных проблем и в некоторой степени «болевая точка» атомной энергетики.
Свежее отработанное топливо чрезвычайно смертельно — стоя в метре от вынутой из реактора отработавшей ТВС, вы рискуете получить смертельную дозу в течение 10-20 секунд. Отработанное топливо, простоявшее 30 лет, становится менее вредным в радиационном отношении, но его радиотоксичность (т.е.
токсичность при облучении тканей организма изнутри) остается вполне на уровне - кусок ОЯТ массой 20-30 мг смертельный.
Тема сегодняшнего поста — геологическое захоронение отработавшего ядерного топлива.
Самый продвинутый проект – финский и предполагает хранение в таких колодцах глубоко под землей.
Однако атомную отрасль спасает относительная незначительность объемов отработанного топлива.
Если гигаваттная угольная ТЭС имеет дело с сотнями тысяч тонн золы в год, то АЭС имеет дело всего с 30 тоннами отработавшего топлива (~40 кассет).
Однако при 400 энергоблоках, работающих десятилетиями, в мире накопилось довольно много отработанного топлива - около 280 тысяч тонн, сотни тысяч ТВС.
Конечно, вопрос «что делать с этим отработавшим ядерным топливом» существует уже многие десятилетия, и столько же десятилетий существует несколько возможных ответов:
- Нечего делать, хранить на сайтах , оставьте проблему потомкам.
Очень технологично, удобно и дешево, но местами как-то морально некомфортно.
- Перерабатывать .
А! Возможно, это решение проблемы? Не совсем.
Переработка в данном случае представляет собой по сути концентрирование/сортировку ОЯТ по радиоактивности по степени вредности, но сами радионуклиды не исчезают. В качестве бонуса сокращаются объемы утилизации.
- Похороны.
Изоляция отработанного ядерного топлива под землей таким образом, чтобы в течение следующих 100-500 тысяч лет оно оставалось там, не попадая в человеческий мир.
Это необходимо и для варианта 2, хотя и здесь есть свои нюансы.
Причина этого, мне кажется, в том, что вместе с окончательностью захоронения приходит конец перекладыванию ответственности за этот шаг.
Ответственность здесь лежит прежде всего в том, что хранилище может оказаться ненадежным и дать течь не через 600 тысяч лет, а через 10 тысяч.
И дело не в том, что это сильно беспокоит руководство подобных проектов – их больше волнуют доказательства ненадежности хранилищ в течение срока их эксплуатации.
Ведь обоснование надежности на сотни тысяч лет требует крайней экстраполяции - от экспериментальных наблюдений за потенциальным захоронением за пару десятков лет до, по сути, сотен тысяч, аналогично это касается и вопросов коррозии.
Наконец, ошибки округления в экспериментальных измерениях могут означать выбор между результатами «продлится 5000 лет» и «продлится 500 000».
Ээкспозиция участка финского проекта Онкало – на переднем плане находятся надземные сооружения и виден вход в тоннель.
На заднем плане трехблочная АЭС Олкилуото, имеющая, кстати, собственное подземное захоронение средне- и низкоактивных отходов.
Второй момент, вокруг которого вертятся муки с реализацией проектов окончательного захоронения, — это стоимость отработавшего ядерного топлива.
Потенциально каждая тонна отработанного топлива содержит полтора процента делящихся веществ (нечетные изотопы плутония и урана-235), а также около килограмма палладия и рутения – драгоценных металлов.
Сегодня извлечение этого из отработанного ядерного топлива не окупает возню с радиохимией, но довольно долгое время существовало ощущение, что энергетический плутоний все равно будет очень полезен при запуске массовых программ.
ЗЯЦ .
Пока хранение ОЯТ на финских АЭС Онкало и Ловииса осуществляется в мокрых хранилищах, как на картинке.
Вообще, сегодня есть две страны, которые отказались от этих выбросов и реализуют программы окончательного геологического захоронения - это Финляндия и Швеция и несколько стран, которые серьезно вкладывают средства в изучение конкретных площадок окончательного захоронения ОЯТ ( это США, Южная Корея, Тайвань и в некоторой степени Япония).
В то же время в странах, где серьезно занимаются переработкой ОЯТ (Франция, Россия, Великобритания), рассматривают геологическое захоронение высокоактивных остатков переработки ОЯТ - технологию, которую в принципе можно «конвертировать» » для непосредственного захоронения отработавшего топлива, если это необходимо.
После немного длинного предисловия предлагаю взглянуть на финский подход к утилизации, реализованный компанией Posiva Oy на площадке Онкало в паре километров от AS Olkiluoto. 
Схема существующих подземных шахт Онкало.
Туннели для хранения отработанного ядерного топлива будут расходиться примерно от позиции «Технические объекты».
Захоронение предполагается осуществить в гранитном массиве на глубине около 420 метров в рамках проекта длительностью около ста лет (начало фактического размещения – 2020 год, завершение – не ранее 2120 года), предполагающего строительство довольно грандиозного подземного комплекса.
Сейчас составляются планы по существующим AЭS, что предполагает размещение ~2800 пеналов для трех типов ТВС (которые имеются в Финляндии - BBЭR-440, ASEA BWR и еще не запущенной EPR-1600).
В принципе, «площадей захоронения» может хватить для всех перспективных АЭС (включая Ханхикиви), но пока объем оставлен таковым.
Онкало был построен буровзрывным методом.
В рамке просто станок для сверления отверстий ТВС ОЯТ с минимальным сроком выдержки 20 лет будут отправлены на утилизацию, что облегчит работу с ними.
Проектные работы с ТВС выглядят следующим образом: выгрузка из транспортного контейнера, помещение заглубленной в один пенал партии в вакуумно-сушильное устройство (8 ТВС ББ-Р или BWR или 5 ТВС ЭПР-1600), затем перегрузка в пенал.
Корпус представляет собой чугунную конструкцию с канавками для ТВС, которая расположена в оболочке из меди толщиной 50 мм (которая в бескислородных условиях оказывается наиболее устойчивой к длительной коррозии промышленных металлов).
Далее канистру вакуумируют и наполняют аргоном, транспортируют на станцию сварки крышки (медь).
Крышка приваривается, осматривается, после чего пенал готов к захоронению.
Кейс типа ОЛ-1 для хранения кассет от реакторов BWR. После сборки медная крышка будет сварена с помощью электронно-лучевой сварки, роботов в вакууме - Финляндия, как всегда, славится своим вакуумом, роботами и электронными лучами.
После спуска на горизонт захоронения пенал транспортируют в установочный тоннель размером 3,5х4 метра, в полу которого через каждые 10 метров бурят скважину глубиной 8 метров и диаметром 1,8 метра.
Сами пеналы имеют чугунную сердцевину диаметром 1052 мм, длину от 4 до 6 метров (для разных типов ТВС) и вес 30-40 тонн.
Все пространство между пеналом и стенками колодца заполняется прессованными блоками бентонита (которые, насколько можно понять, выполняют функцию поглотителя влаги), а сам тоннель впоследствии необходимо заполнить сухим бентонитом, а когда места в начале тоннеля полностью исчерпаны, заливается большая бетонная пробка.
В целом, судя по толщине крышки пеналов, ослабление гамма-излучения отработанного ядерного топлива будет не столь велико, поэтому установка пеналов под землей будет достаточно сложной с технической точки зрения.
инженерная задача Разрабатывается соответствующее подземное оборудование для перемещения канистр и бентонитовых блоков.
В этом видео демонстрируется работа системы установки бентонитовых пробок.
Лазерное позиционирование и повсеместная механизация позволяют предположить, что технические требования к барьерам нераспространения (среди прочего, по плотности и прочности) очень сложны.
Машина для бурения погребальных колодцев.
В настоящее время подземная инфраструктура практически завершена и готова.
к началу эксперимента по захоронению - в течение следующего года будет проведена экспериментальная отработка процедуры "похорон", а затем, с 2018 по 2023-27 годы, будет проведен контролируемый эксперимент для измерения реальной ситуации вокруг пенала, для проверки всех обоснований безопасности, которые Posiva разработала за последние 40 лет (да, именно столько лет ведутся исследования на эту тему), и передал его в финскую ядерную инспекцию STUK. Если все пойдет хорошо, будет получена лицензия на эксплуатацию и начнется реальная работа по сокращению количества отработавшего ядерного топлива в Финляндии.
Запланированные объемы подъемных работ впечатляют.
Кстати, с начала 80-х по 1996 год Финляндия отправляла ОЯТ с АС Ловииса с реакторами ВВ-Р-440 в СССР/Россию на переработку, и насколько я понимаю, ВАО от этой переработки хранятся до сих пор на Маяке.
Тогда эта деятельность была оценена финнами как нерентабельная.
Трудно сказать, сколько стоила переработка ВАО на «Маяке» в 80-е годы, но сейчас обычно используют цифры в 1000-1500 долларов за кг перерабатываемых тяжелых металлов.
При этом на каждую тонну отработанного топлива образуется около 150 кг высокоактивных остеклованных отходов, которые также необходимо захоронить.
Онкало
При этом проект Онкало сейчас оценивается в 1,1 миллиарда евро (правда, неясно, на какой период), в самое ближайшее время планируется захоронить 1000 тонн отработанного топлива и 6500 тонн всего, что дает затраты меньше, чем переработка+утилизация.
Существует также оценка общих затрат в 3,1 миллиарда евро (видимо, в сегодняшних ценах) до 2114 года.
Затраты будут покрыты за счет отчислений финской A&C в размере 0,17 цента за кВтч (т.е.
небольшую часть цены реализации электроэнергии).
).
Подводя итог, хотелось бы сказать, что начало реального захоронения (правда, не ранее 2024 года) может дать существенный толчок этому направлению и снизить его стоимость в будущем.
Это хорошо, потому что наряду с проблемным CNFC строится альтернативная, дешевая отрасль атомной энергетики - с добычей урана на море при себестоимости около 300-400 долларов за кг (а в море, скорее всего, меньше).
будущем) и утилизацию отработавшего топлива описанным выше способом - на ровном месте и с глаз долой.
Стоимость такой электроэнергии может быть сопоставима с будущей стоимостью электроэнергии? В И? с балансировкой, и никаких революционных разработок не требуется.
Теги: #Научно-популярная #Энергетика и аккумуляторы #атомная энергетика #ОЯТ #утилизация #зяц
-
Скидка На Чернила И Тонер-Картриджи
19 Oct, 24 -
Как Попасть В Темную Сеть?
19 Oct, 24 -
Nat На Cisco. Часть 2
19 Oct, 24 -
5 Советов Стартапам И Предпринимателям
19 Oct, 24 -
Как Заработать На Десктопном Приложении?
19 Oct, 24 -
Как Вы Относитесь К Росту Хабра?
19 Oct, 24 -
I2P - Создание Собственного Сайта
19 Oct, 24
